北京換流站現場圖。聯研院供圖

作為2022年冬奧會清潔能源配套項目，由國家電網承建的張北柔直工程是世界首個柔性直流電網工程，總換流容量900萬千瓦，將張北地區豐富的風能、光能等清潔能源連接在一起，實現張北地區新能源匯集外送。工程每年可向北京地區輸送約140億千瓦時的清潔能源，相當于節約標煤490萬噸，減排二氧化碳1280萬噸，助力冬奧場館實現100%清潔能源供電。

這項工程的核心技術和關鍵設備均為國際首創，囊括了12項世界第一!而在這一重大工程中，堪稱“心臟”的柔性直流換流閥誕生于北京未來科學城“能源谷”內，由國家電網全球能源互聯網研究院(聯研院)幾代科研人不懈努力，成功研發。

為何說柔性直流換流閥是張北柔直工程的“心臟”?聯研院直流所科研人員宗文志告訴記者，在每個傳輸節點必須有換流閥存在，它的主要作用是在送端將各種清潔能源整合打包變為直流電輸送至受端，在受端通過它再將直流電轉變為穩定的交流電送給用戶。

北京換流站俯視圖。聯研院供圖

此次應用在張北柔直工程中的換流閥究竟有何技術難點?宗文志介紹，它是目前世界上電壓等級最高，可傳輸容量最大的柔性直流輸電核心設備。“電壓等技術參數提高，導致換流閥運行工況比兩端柔性直流輸電系統更為復雜，故障傳播速度更快，對閥控系統提出了微秒級超高速控制保護要求。”

2016年，聯研院正式啟動了“高壓大容量柔性直流電網關鍵技術研究與示范”項目，經過一年多的集中研發，2017年6月，±500kV/3000MW級柔性直流換流閥研制成功，并通過全部型式試驗，換流閥總體技術性能達到國際先進水平，部分技術指標國際領先。

2018年，張北柔直工程正式動工，2019年底，工程北京換流站現場調試正式開始。北京換流站坐落于北京延慶山區的一座山頂，深冬時節，寒風凜冽，氣溫低至零下20℃。為了保證工程進度，換流閥調試團隊技術人員提前奔赴現場，在設備控制室未完全建好的艱苦環境下毅然開始分系統調試工作。

設備控制室的地板下一般中空用于鋪設控制光纖，調試初期，設備控制室地板還沒安裝，整個地面上只有不到一腳寬的支撐鋼條縱橫交錯。在沒有任何取暖設施的情況下，調試人員每天穿著笨重的棉服，踩著支撐鋼條走入控制室，站在設備邊臨時鋪設的木板上進行調試工作。面對如此艱苦的工作環境，團隊中最年輕的技術人員武思捷苦中作樂地調侃道：“經過這次調試，平衡能力大增，可以C位出道當雜技演員了。”

現場工作人員路建良擔負著把控測試進度，解決現場問題的職責，溝通工作繁忙。控制室沒有手機信號，路建良只能頻繁地去戶外冰天雪地里接打各類電話，很長一段時間，呼呼風聲成了老路電話自帶的背景音。

正是在整個團隊的共同努力下，張北柔直工程北京換流站系統調試圓滿完成，換流閥設備性能優越，一次上電成功，一次解鎖成功。

今年以來，新冠肺炎疫情突發，團隊成員們依然心系張北柔直工程。開放復工以后，團隊調試成員在做好健康篩查、復工登記后，立馬奔赴現場開展端對端大功率試驗。經過幾周每天24小時輪班試驗，今年4月，新能源并網接入系統調試圓滿成功。

除了換流閥，張北柔直工程中還應用了聯研院研發的高壓直流斷路器。“斷路器可以看做是柔性直流輸電安全可靠運行的保險栓，當某處出現重大短路故障，它將自動切斷幾十千安的電流，保證關鍵設備不被燒壞，確保了張北柔直工程的安全穩定運行。”宗文志表示。